JP2003034519A - シリコンの製造方法 - Google Patents

シリコンの製造方法

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silicon
chlorine gas
gas
electrolysis
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Akira Yoshikawa
公 吉川
Hideo Yamase
英夫 山瀬
Yutaka Kamaike
豊 蒲池
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Abstract

(57)【要約】 【課題】太陽電池用高純度シリコンの亜鉛還元法製造装
置のエネルギーコスト削減を図ると同時に、副成物の電
解によるリサイクルを行い、系外への廃棄物を原則とし
てなくすこととした製造システム及び方法を提供する。 【解決手段】気相法亜鉛還元法により高純度シリコンを
製造するプロセスで副成する塩化亜鉛を電解により亜鉛
及び塩素として回収し、亜鉛は四塩化珪素の還元用に、
塩素は四塩化珪素生成の原料として再使用することによ
り、トータルシステムとしては系外への廃棄物を基本的
になくすことにより、低コストで品質の安定した太陽電
池用高純度シリコンを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池用高純度
シリコンの製造方法に関し、さらに詳しくは四塩化珪素
及び金属亜鉛を蒸発気化して反応炉に送入して還元反応
を行い、太陽電池用原料となる高純度シリコンの製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の太陽電池用シリコンは、半導体用
シリコンの不適格品を使用することが多く、又、金属溶
融法で行う場合も製品が粉状となり、後処理の煩雑さや
不純物処理の難しさ並びにキャステイングの困難さの
為、高コストとなり、実用化されるに至っていない。こ
のために気相亜鉛還元法によるシリコン製造が提案され
ているが、製品としてのシリコンと同時に重量比で約１
０倍の塩化亜鉛が副成し、塩化亜鉛の現在の需要量の少
なさより、これを回収し再使用する必要がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、大量
に副成する塩化亜鉛を電解することにより、亜鉛及び塩
素として回収し、亜鉛は還元用原料として又塩素は金属
珪素の塩化用原料として再使用することにより、気相亜
鉛還元法による太陽電池用シリコンの製造において、こ
の製造システムの系外へ不要物質の排出を基本的にはな
くすことにより低コスト化を図り環境に優しい製造シス
テムおよび方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願で特許請求される発明は以下の通りである。 （１）高純度亜鉛及び高純度四塩化珪素を反応炉に送入
し、四塩化珪素の亜鉛還元法によるシリコン製造装置に
おいて、反応炉で副成する塩化亜鉛を電解して塩素及び
亜鉛として回収・精製して、塩素は塩化炉において主原
料として使用する金属珪素に反応させて四塩化珪素を生
成し精製して高純度四塩化珪素とし、亜鉛は精製後高純
度亜鉛として四塩化珪素の還元反応に使用することによ
り、トータル的には原料として金属亜鉛を供給すること
により高純度シリコンを製品として製造することが出来
るシリコン生産システム。 （２）上記（１）記載のシステムにより、このシステム
の系外への副成品の流出を基本的にはなくすことを特徴
とするシリコンの製造方法。
【０００５】副成する塩化亜鉛を回収し電解して亜鉛及
び塩素とし、塩素は塩化炉に送入して四塩化珪素の原料
とし、亜鉛は反応炉に送入して還元反応用の原料とし
て、シリコンを除いてはクローズドシステムとして太陽
電池用シリコンの製造を行う。電解は、電力原単位、塩
素精製工程の簡易さ等に若干の差異があり一長一短はあ
るが請求項記載の通り、水溶液電解或いは溶融塩電解何
れの方法も本プロセスに採用可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
【製造システム図】図１は、亜鉛還元及び電解リサイク
ルによるシリコン製造システムの説明図である。
【図面の簡単な説明】
【図１】亜鉛還元及び電解リサイクルによるシリコン製
造システムの説明図
【符号の説明】
１…塩化装置、 ２…四塩化珪素精製装置、 ３…
還元反応炉 ４…塩化亜鉛の電解装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山瀬 英夫 千葉県野田市山崎1823番地 (72)発明者 蒲池 豊 千葉県千葉市若葉区貝塚町1327番地257号 Ｆターム(参考） 4G072 AA01 GG01 GG03 HH01 HH08 JJ09 MM08 RR04 RR11

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】金属珪素を原料とし、塩素ガスを作用させ
    て四塩化珪素を生成させ更に精留により高純度化し、当
    該高純度四塩化珪素と、高温により気化させた金属亜鉛
    を９００〜１，１００℃の反応炉内においてガス・ガス
    接触させて高純度シリコンを製造する気相法亜鉛還元法
    プロセスにおいて、反応炉内で副成する塩化亜鉛を電気
    分解により塩素ガス及び高純度金属電解亜鉛として分離
    回収し、塩素ガスは精製後主原料の金属珪素と反応させ
    て四塩化珪素とし、電解亜鉛は再度気化させ四塩化珪素
    と反応させて循環使用する、副成物の少ない高純度シリ
    コンの製造方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載の電気分解を水溶液電解と
    し、隔膜はポリプロピレン或いはフッ素系等塩素ガスに
    侵されない布状隔膜を使用して塩素ガスの分離回収を行
    い、陽極には塩素ガスに侵されず酸素過電圧の高いＤＳ
    Ａ▲Ｒ▼に代表される不溶性金属陽極を使用して副成酸
    素ガスの発生を押さえつつ高電流効率を保ち、陰極液は
    ｐＨを１．０以上として水素過電圧を高く保ち副成水素
    ガス発生を抑制しつつ金属亜鉛を高効率にて亜鉛又はア
    ルミ等金属製陰極板に電解付着回収する事を特徴とする
    請求項１記載の高純度シリコンの製造方法。
  3. 【請求項３】水溶液電解により生成する塩素ガスは、乾
    燥後更に高純度化のため液化し精製した後金属珪素と反
    応させる事を特徴とする請求項１記載の高純度シリコン
    の製造方法。
  4. 【請求項４】請求項１記載の電気分解を亜鉛の融点（４
    １９℃）以上塩化亜鉛の沸点（７３２℃）以下の温度範
    囲で行う溶融塩電解とし、発生する塩素ガスから直接或
    いは液化精製後金属珪素と反応させ四塩化珪素を得るこ
    とを特徴とする請求項１記載の高純度シリコンの製造方
    法。
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